晚上新世以来南海北部上部水体结构变化及东亚季风演化

文章通过对南海大洋钻探1146站有孔虫组合及其壳体氧、碳同位素的研究,探讨了南海北部上部水体结构对晚上新世(3.2～2.0MaB.P.)北极冰盖的形成、扩大的响应。浮游有孔虫混合层和温跃层属种相对百分含量的变化,Globigerinoidessacculifer,Pulleniatinaobliquiloculata和Cibicidoideswuellerstorfi种间碳同位素的差值,以及底栖有孔虫内生种含量的变化表明:3.2～2.0MaB.P.期间南海北部混合层、温跃层浮游有孔虫属种的百分含量主要受表层海水温度、生产力变化的控制;2.7MaB.P.前后该区表层海水混合程度、生产力增加,上部海水垂直交换增强,反映了南海北部上部水体结构变化对北极冰盖的形成、扩张,以及东亚冬季风强化的响应     

南海东北部末次冰盛期以来的水文气候变化

本研究以南海东北部MD18-3569孔（22°09.30'N,119°49.24'E;水深1320m）上部10.09m的沉积物为研究材料,利用浮游有孔虫Globigerinoides ruber壳体的氧同位素（δ¹⁸O_c）、Mg/Ca比值计算了表层海水剩余氧同位素（δ¹⁸O_residual）,重建了过去两万年以来（19.88~0.78 ka B.P.,时间分辨率约152a）的表层海水盐度演变历史,结合南海其他站位降水重建记录,分析了研究区的水文气候变化特征。研究表明：1）南海南部和北部δ¹⁸O_residual记录的长期趋势呈反相变化关系,即南海北部δ¹⁸O_residual在末次冰消期逐渐偏负、全新世以来逐渐偏正,指示海表盐度先减小后增大,而南海南部δ¹⁸O_residual则呈现先偏正、后偏负的变化特征。这种南、北反相变化关系表明末次冰消期过程中,随着北半球夏季辐射量逐渐增加,热带海洋上方的大气对流活动增强,包括南海南部在内的暖池区水汽蒸发及相关δ¹⁸O分馏增强,同时东亚夏季风增强、把更多蒸发水汽传输至东亚大陆,途中在南海北部产生更多δ¹⁸O偏轻的季风降水,导致研究区海表盐度降低、δ¹⁸O_residual逐渐偏负。2）在千年尺度上,全新世东亚夏季风于1.4 ka B.P.、2.7 ka B.P.、4.4 ka B.P.、6.2 ka B.P.、7.2 ka B.P.和8.9 ka B.P.共出现6次降水减少事件,平均间隔约1500年,与中国东部石笋δ¹⁸O记录的全新世千年尺度事件一致,可能受太阳辐照度变化影响。因此,末次冰盛期以来,研究区的δ¹⁸O_residual主要受夏季风降水影响。

     

末次盛冰期中国海古地理轮廓及其气候效应

本文是联合国政府间海洋委员会西太平洋分委员会（IOC/WESTPAC）发起的“西太平洋古地理图编图计划”中国海部分的初步成果,用101个站位的14C测年和22个站位的氧同位素资料编制了本次盛冰期（20000-15000aB.P.）资料图、古地理图和古海洋图等三张图件。     

气候与环境演变中的非线性关系——以末次冰期为例

通过末次冰消期国内外实例,说明在气候和环境演变中广泛存在非线性关系,简单地将辐射量增大→气温增高→海面上升→岸线后退视作线性系统,会导致错误的模式和错误的预测。由于非线性反馈的结果,当末次冰消期辐射量最大时,反而出现新仙女木期突然变冷事件,在我国也已发现相应或近似事件的证据;冰后期海面随气候转暖的上升,同样也包含曲折和反复;海面上升在某些河口可以促使沉积加速,岸线并不向后退。     

南海南部晚第四纪表层海水温度的变化及其与极地冰芯古气候记录的比较

本次研究选取南海南部"太阳号"95航次17961-2柱状样(8°30.4′N,112°19.9′E,水深1795m,柱长10.3m)的175块样品进行浮游(Globigerinoides ruber)和底栖有孔虫(Cibicidoides wuellerstorfi)的氧碳稳定同位素及浮游有孔虫G.ruber壳体的Mg/Ca比值测定,再造了距今约140ka以来时间分辨率约800年的表层海水温度(SST)变化,揭示末次冰期南海南部的SST曾降温达约5℃,且存在类似Dansgaard-Oeschger(D/O)事件的千年尺度波动。将南海南部的研究结果与极地冰芯古气候记录进行对比,发现在千年时间尺度上南海南部SST的变化特征与南极冰芯的古气候变化相一致,而与格陵兰冰芯δ18O所展示的锯齿状形态D/O事件的变化不一样,且最近的两个末次冰消期南海南部SST与代表高纬冰盖体积大小的底栖有孔虫δ18O几乎同步变化,反映南海南部热带海区古气候变化的特殊性,为进一步研究低纬热带海区在全球古气候变化中的作用提供了新证据。     

南沙深水区第四纪生物地层学研究

根据南沙深水区17957和17959两柱状样多门类的生物事件研究,发现9个生物事件。其中放射虫事件6个,有孔虫事件2个,钙质超微化石事件1个。这些生物事件直接与氧同位素和古地磁资料对比所得的年龄,与赤道太平洋和印度洋的年龄均相对应。这是中国海深海区第四纪地层第一次多门类的生物地层学研究,将为南海第四纪古海洋学研究提供重要的地层学基础。这两个柱状样沉积速率的计算结果表明,该海区为南海最低沉积速率区（1.0～19cm/103a）。     

赤道西太平洋暖池中更新世过渡期的古海洋变化

通过对大洋钻探(ODP)第130航次807站A孔上部约25 m样品中所含浮游有孔虫的定量统计和鉴定,结合转换函数及稳定同位素分析,揭示了第四纪近1.6 Ma以来冰期旋回中赤道西太平洋的表层海水温度和温跃层深度的变化,为研究西太平洋暖池的变动提供了重要依据。研究表明,西太平洋暖池冬季表层海水温度在第四纪的冰期旋回中变化幅度超过了5℃,而温跃层深度自1.6 Ma以来有所变浅,进一步论证了西太平洋暖池的不稳定性。通过对暖池区和南海及赤道东太平洋的比较,发现南海南部和暖池的海水在第四纪具有较好的连通性,而南海北部则受季风控制影响较大;同时,赤道东、西太平洋及南海,自1.6 Ma以来温跃层深度都有不同程度的变浅。研究中发现中更新世过渡期(MPT)在许多古海洋学指标中都是一条重要的分界线,以此为界,对0~0.9和0.9~1.6 Ma两个时间段的暖池冬季表层海水温度、表层与次表层种浮游有孔虫氧同位素差值与地球轨道参数ETP分别作交叉频谱分析,结果显示暖池在响应全球气候转型的同时也表现出了低纬特有的热带气候变化的特征。     

认识偏心率周期的地层古气候意义

介绍了偏心率周期在地层和古气候研究方面的新发展.现有地球轨道模式对250Ma以来的轨道运算误差能控制在0.2%之内, 使基于偏心率周期来划分地层年代成为可能.新的国际标准地层年代表以405ka长偏心率周期为基础来划分主要地层界线.新生代将包括E1-E162偏心率长周期, 底界年龄(65.5±0.3) Ma.这一地层年代表的建立, 标志着轨道地层学时代的到来.偏心率的100ka短周期和405ka长周期在诸多地质记录中都有反映, 特别是来自深海钻孔的物理化学古气候指标.很多古气候重大事件往往发生在偏心率周期的弱振幅时期, 表明弱振幅时期易受其他因素的干扰影响, 这些因素包括碳储库、冰盖和海平面变化、电磁场, 以及区域构造重组等等.越来越多的研究发现碳同位素在偏心率周期上与地球轨道驱动相关, 且常领先于氧同位素的变化, 表明热带碳循环过程是影响全球气候变化的关键因素之一.      

热带印度-太平洋浮游有孔虫Pulleniatina obliquiloculata的B/Ca和Cd/Ca指标：次表层海水碳化学参数计算的应用

Pulleniatina obliquiloculata shells from 16 core-top samples from the tropical Indo-Pacific Oceans are analyzed for the ratios of boron and cadmium to calcium(B/Ca and Cd/Ca). The B/Ca ratios show a very weak positive relationship with [B(OH)_4~-] and the dissolved carbonate species at the apparent calcification depth of P.obliquiloculata. The boron partition coefficients(K_D) between P. obliquiloculata B/Ca and seawater[B(OH)_4~-]/[HCO_3~-] distribute around 1.1×10~(-3)-1.3×10~(-3) with a mean value of(1.19±0.12)×10~(-3),and are significantly related to the nutrient concentration, especially phosphate. The lack of any clear correlation between the P. obliquiloculata B/Ca and seawater carbonate chemical parameters suggests that the physiochemical controls on boron incorporation are masked by the complexity of natural seawater condition. But the significant dependence of Ku on nutrient may likely be explained by a nutrient related growth-rate effect. Cd/Ca of P.obliquiloculata shows significant correlation with seawater phosphate concentration, and its partition coefficients(D_(cd)) are significantly related to temperature. A first-principle methodology of P. obliquiloculata B/Ca is applied;with the aid of Cd/Ca as a phosphate proxy and a constraint on K_D, to estimating sea water carbonate chemistry(e.g., pH). The results are fairly promising and allow us to propose the possibility to apply the combination of B/Ca and Cd/Ca proxies(and also Mg/Ca and δ~(18)O for estimating temperature and salinity) for the paleoreconstruction of seawater carbonate chemistry.     

南沙海区晚第四纪的碳酸盐旋回

根据水深200～2 800m范围内的17个沉积柱状样分析结果,讨论南沙海区晚第四纪沉积中碳酸钙相对含量的垂向和横向变化。南沙海区的碳酸盐旋回普遍属于"大西洋型",冰期时含量低、间冰期含量高,反映出陆源物输入量的控制作用。在平面上,南沙海区的碳酸钙含量与纬度几乎呈线性关系,由北向南递减,冰期时趋势不变而梯度加大。南海南部陆坡由于集水盆地处于热带湿热条件而且有大河注入海区,使碳酸钙含量相对北部陆坡为低。